<Desc/Clms Page number 1>
MEMOIRE DESCRIPTIF
EMI1.1
déposé à l'appui d'ana danande de BREVET D'INVENTION "Générateurs de gaz moteur à pistons flottants".
Les compresseurs de moteurs-dans lesquels les pistons du moteur et du oompresseur assembles rigidement l'un avec l'autre constituent un système de masse librement oscillant,sont oon- nus. On a déjà proposé aussi pour les compresseurs de moteurs à pistons flottants de cette espèce de régler le débit de re- foulement des oompresseurs, en laissant la course de la masse flottante à peu près égale, en modifiant les pressions régnant dans le compresseur (la pression d'aspiration, la pression de refoulement ou les deux);
on sait ensuite que l'on emploie des compresseurs de moteurs à pistons flottante comme générateurs de gaz moteur dans lesquels on conduit l'air sous pression refoulé par le oompresseur entièrement ou en partie comme air
<Desc/Clms Page number 2>
de balayage ou de chargement sous une pression relativement élevée, au moteur, et on conduit les gaz résiduaires quittant le moteur (gaz de la combustion et air de balayage en excès) dans une machine secondaire, par exemple dans un moteur à piston ou une turbine où ils servent de produit moteur .
Conformément à l'invention, on fait varier également dans les générateurs de gaz moteurs à pistons flottants de l'espèoe, où l'air sous pression refoulé par le compresseur sert, entière- ment au en partie, d'air de balayage et de chargement pour le moteur, la pression d'aspiration et la pression de refoulement du compresseur en vue de régler la capacité effective du gaz moteur fourni par ce dernier, en maintenant le rapport entre ces deux pressions (qui sera-, appelé ciaprès "rapport de pression du compresseur") au moins à peu près constant .
L'emploide ce procédé de réglage a pour effet dans les générateurs de gaz moteur de ce genre que le rapport de pres- sion dans le moteur (pression de balayage et de chargement : pression finale de compression) reste au moins à peu près con- stant. Si,par exemple, on diminue la pression d'aspiration du compresseur en laissant invariable le rapport de pression du compresseur, la pression de refoulement diminue également en proportion; par suite de la diminution des pressions, le tra- vail de rappel devenu libre par de l'air comprimé et suite de l'expansion/ resté, dans l'espace neutre du oompres- devient lors de la course de retour seur également plus petit/;
mais comme avec la pression de refoulement du compresseur diminue également la pression de balayage et de chargement (et partant aussi la quantité ) de la charge du moteur (volume de chargement constant multiplié par la densité de la charge), le travail de retour réduit suffit cependant pour comprimer cette quantité de chargement réduite du moteur à un rapport de pression à peu près égal à celui qui régnait antérieurement dans le moteur.
Comme, dans les
<Desc/Clms Page number 3>
moteurs à allumage de la compression, tels que ceux qui sont employés habituellement pour la commande des compresseurs à pistons flottants, il faut arriver à une température finale déterminée de l'air de chargement comprimé et que celle-01 dépend essentiellement du rapport de pression, l'invention qui donne la possibilité de maintenir oe rapport de pression dans le moteur tout au moins à peu près oonstant,présente une impor- tance primordiale pour le générateur de gaz moteur à pistons flottants réglable dans de larges limites .
La diminution de la pression d'aspiration et de la pression de refoulement et ainsi des pressions du moteur en cas de ohar- gements partiels conduit en même temps à une diminution essen- tielle du nombre des jeux opératoires dans l'unité de temps , donc à un nouveau réglage du débit du générateur de gaz moteur à pistons flottants de telle sorte que pour des variations de pression relativement faibles déjà, on obtient d'importantes variations de la quantitéde gaz moteur fournie .
Si le piston du oompresseur a un diamètre plus grand que le piston du moteur, il existe sur la faoe postérieure du piston du compresseur une surface égale à la différence entre la surface du piston du compresseur et oelle du piston du moteur; la pression qui agit sur cette surface donne à la course de retour une prise de travail de la valeur de laquelle diminue le travail disponible pour la compression de la charge du moteur.
Si donc, on fait varier, par des processus de réglage le montant du travail de retour disponible dans le compresseur, on doit aussi faire varier dans le même séns la valeur du travail pris par la face arrière du piston du compresseur,afin que la somme de travail disponible pour la oompression de la charge du moteur permette d'effectuer oette compression avec le rapport de pression désirable et qui doit être maintenu à peu près constant* Conformément à l'invention, on propose donc
<Desc/Clms Page number 4>
ensuite de charger la face postérieure du piston du compres- seur avec la pression d'aspiration du compresseur qui doit être réglée. Cette pression peut ou bien agir invariablement comme charge constante pendant toute la course ou bien former la pression finale inférieure ou supérieure d'une ligne d'expan- sion et de compression .
On va expliquer plus en détail l'invention à l'aide du dessin ci-joint. La figure 1 montre, à titre d'exemple, un générateur de gaz moteur à pistons flottants conforme à l'inven- tion, schématiquement et en coupe longitudinale; les figures 2 à 5 montrent pour deux états de réglage des diagrammes pres- sion-volume des divers compartiments de compression; la figure 6 montre une variante de réalisation d'un organe de distribu- tion spécial en coupe .
Le générateur de gaz moteur à piston flottant conforme à la figure 1 se compose d'un cylindre de moteur 1 dans lequel, pour des raisons d'équilibre des masses, se déplacent en sens opposé deux pistons 2, 2; chacun de ces pistons de moteur dont l'un règle les lumières de balayage 3 et l'autre les lumières d'échappement 4 est assemblé rigidement avec un piston de com- presseur 5. Ces pistons de compresseur se déplacent dans des cylindres de moteur 1,les cylindres de compresseurs 6 se trou- vant sur l'axe du cylindre du moteur 6 se trouvant sur le même axe que le cylindre de moteur 1; les cylindres 6 sont pourvus de soupapes d'aspiration 7 et de soupapes de refoulement 8.
Quand les deux masses flottantes 2 et 5 se sont rapprochées l'une de l'autre et que la masse d'air de chargement comprise entre les pistons de moteur 2 est comprimée, on injecte à l'aide d'un dispositif d'alimentation de combustible, par exemple à l'aide d'une tuyère 9, du combustible dans cette masse d'air; les gas formés par suite de la combustion qui se déclenche écartent les masses flottantes l'une de l'autre (oourse de
<Desc/Clms Page number 5>
travail ou effectue) Il se produit ainsi dans les cylindres du oompresseur tout d'abord une compression du contenu du cylindre, allant de la pression p1 à la pression p2 conformé- ment à la courbe A B et ensuite le refoulement de l'air oompri- mé suivant la courbe B 0 ( figure 2 ).
Après dégagement des lumières de balayage et d'échappement 3, 4 par les pistons du moteur 2., les masses flottantes s'arrêtent. L'air sous pres- sion resté dans les espaces morts des cylindres du oompresseur 6.et ayant une pression de p2 repousse ensuite, suivant la courbe C D ( figure 2 ) en se détendant jusqu'à la pression d'aspiration p1,les masses flottantes l'une vers l'autre (course de retour); pendant le restant de la course de retour (ligne D A) une nouvelle quantité d'air est aspirée dans les cylindres du compresseur par les soupapes d'aspiration 7.
L'air sous pression expulsé lors de la course opératoire par les soupapes de refoulement 8,arrive par la conduite 10 après libération des lumières de balayage 3 par le piston de moteur 2 dans le cylindre du moteur 1,refoule ainsi les gaz résiduaires du moteur par les lumières d'échappement 4 et introduit dans le cylindre du, moteur, une charge d'air frais sous une pres- sion de p2.Dans la conduite à gaz résiduaire 11 faisant suite aux lumières d'échappement 4 du moteur se trouve un organe régulateur de pression 20 qui règle la pression de balayage régnant dans le moteur et partant la pression d'expulsion p2 dans le compresseur. Les gaz moteurs sortant par les fentes d'échappement 4 (gaz résiduaire et air de balayage en excès) sont conduits dans un moteur secondaire non représenté, par exemple dans une turbine, pour y effectuer du travail.
Pour régler la quantité de gaz moteur fournie par le gé- nérateur de gaz moteur et sa capacité effective, on modifie la pression d'aspiration p1 et la pression de refoulement p2 dans le oompresseur. Pour modifier la pression d'aspiration, on se sert par exemple d'un registre de réduction 12 installé sur le raccord d'aspiration 18 de chaque compresseur; on agit
<Desc/Clms Page number 6>
sur ce registre soit à la main, soit automatiquement, par exemple en fonction de la charge de la machine secondaire.
Quand l'admission est réduite, c'est-à-dire quand la pression d'aspiration p1 est petite, on obtient le diagramme de compres- sion A' B' C' D' A' représenté par le pointillé de la figure 2 et ayant une pression de refoulement p2. La modification de la pression de refoulement de manière que le rapport de pres- sion du compresseur reste à peu près constant se fait à l'aide de l'organe régulateur de pression 20 prévu dans la conduite 11 et qui est représenté en coupe par la figure 6 .
La conduite à gaz résiduaires 11 est fermée par un regis- tre 22 dans lequel est ménagée une ouverture de passage 21 ; ce registre est commandé par un piston de distribution 23 .
Les gaz de la conduite 11 arrivent par un passage 24 en dessous de la face inférieure annulaire 25 du piston de distribution, de manière que ce dernier soit mis sous l'action de la pression des gaz de combustion sortant du cylindre du moteur et de l'air de balayage en excès (c'est-à-dire) avec la pression p2 ou p'2), tandis que la face supérieure 26 du piston de distri- bution 23 se trouve sous la pression d'aspiration p1 ou p'1, car l'espace situé au-dessus du piston de distribution 23 est en relation par la conduite 27,
17 avec le compartiment d'aspiration 18 . La pression atmosphérique qui agit sur la face du registre 28 est équilibrée par le ressort 29 chargeant le piston 23 par en haut et ce ressort est oaloulé de manière qu'un faible excédent de puissance tende à pousser l'élément régulateur de pression vers le bas, en position de fermeture.
Le rapport des surfaces des deux faces de distribution 24 et 26 est établi de manière que lorsqu'est atteinte la pression p2 l'organe régulateur de pression soit soulevé contre la pres- sion antagoniste p1 sur la face supérieure du piston. Mais si la pression d'aspiration p1 est réduite par exemple à la valeur
<Desc/Clms Page number 7>
p'1 il suffit déjà de la pression de refoulement plus faible en oonséquenoe p'2, pour provoquer l'ouverture de l'organe régulateur de pression,de manière que le rapport des pressions p1 : p2 reste toujours à peu près constant,car la rapport des surfaces est à peu près dans l'ordre inverse de ces pressions.
Les gaz résiduaires et l'air de balayage en excès arri- vent par la tuyauterie 30 dans la machine secondaire non re- présentée, par exemple dans une turbine .
Dans le diagramme conforme à la figure 2, le travail de rappel qui provoque la course de retour et qui est libéré dans le cylindre du oompresseur est représenté, dans le cas de pression d'aspiration et de pression de refoulement élevées du compresseur, par la surfaoe C D A F E C et dans le cas des pressions réduites p'1,p'2 par la surface considérablement plus petite C' D' A' F E C'.
Conformément à la figure 3, la compres- sion dans le cylindre du moteur commence dans le premier cas (fortes pressions de compression) à la pression p2 et s'achève à la pression p3 ; le travail de compression est représenté par la surface G H J K G; dans le second cas, la compression dans le cylindre du moteur commence à la pression plus faible p'2 et se termine à la pression p'3 : conséquemment, on fait usage d'un travail de compression plus petit, égal à la surface G' H' J K G' . Le rapport de compression dans le moteur (dans le premier cas p3 : p2 et dans le second p'3 t p'2 ) est par conséquent, dans les deux cas, au moins à peu près également grand, o'est-à-dire reste pratiquement constant quand la pres- sion initiale du oompresseur varie .
Quand le piston 5 du oompresseur a un diamètre plus grand que le piston 2 du moteur, de manière que sur la face arrière 13 du piston du compresseur 5 il reste une surfaoe de piston active égale à la différence entre la surfaoe du piston du compresseur et celle du piston du moteur, cette surface par
<Desc/Clms Page number 8>
différence doit,lors de la course de retour effectuer un travail d'expulsion qui doit être déduit du travail de rappel C D A F E C devenu libre dans le cylindre du compresseur pour obtenir le trayail disponible pour la 3ompression de la charge du moteur.
Mais pour obtenir dans des processus de réglage, dans le compresseur et le travail de rappel qui doit être foumi c'est-a-dire quand on modifie les pressions qui règnent/par le malgré oompresseur, le but visé, c'est-à-dire un rapport de pression restant constant dans le moteur, on propose ensuite, conformément à l'invention, de charger la surface par diffé- renoe également d'une pression réglable, c'est-à-dire par la pression d'aspiration du compresseur.
Dans les deux cas de réglage considérés, on obtient alors, conformément à la figure 4, des valeurs de grandeur différente pour le travail d'expul- sion qui doit être accompli par la surface différentielle, à savoir dans le premier cas (action de la pression d'aspiration p1 du compresseur), la valeur représentée par la surfaoe L M N O L et dans le second cas, (action de la pression pli du compresseur) la valeur correspondant à la surface L' M' N O L' . On dispose donc comme travail de rappel dans le premier cas : Surface C D A F E 0 --- Surface L M N O L - Surface G E J K G et dans le second cas : Surface C' D' A' F E 0' -- Surface L' M' N O L' - Surfaoe G' H' J X G'.
Les valeurs de travail à déduire ( L M N O L et L' M' N 0 L') variant dans le même rapport que les valeurs de travail deve- nues libres dans le compresseur, le rapport des pressions dans le moteur (p2 :p3) reste au moins à peu près oonstant ,
Four réaliser ce mode de fonctionnement, il suffit'dans le cas de la figure 1, de mettre l'espace .!!,balayé par la surface différentielle 13,en communication permanente par une
<Desc/Clms Page number 9>
conduite avec l'espace 18 compris entre le registre de réduction 12 et les soupapes d'aspiration 7.
Au lieu de faire appel à une charge de la surface diffé- rentielle 13, oonformément à la ligne L M ou L' M', restant idantique sur toute la course, on peut aussi prévoir une charge variant de force suivant des lois déterminées, par exemple une compression et une expansion alternatives du contenu gazeux du oompartiment 14. à peu près oonformément à la figure 5, suivant la ligne L Q pour le premier des cas de réglage cités et suivant la ligne L' Q' pour le second , A cette fin, un registre de distribution 19 est en relation avec le piston 5 du oompresseur;
ce registre découvre une ouverture 16 de la paroi du cylindre en relation avec le oompartiment d'aspiration 18 par la conduite 17, quand la masse en mouvement atteint sa position extérieur de course (fin de la course effective jus- qu'au commencement de la course de retour). De cette manière, il règne quand cette position terminale est atteinte, la même pression dans le compartiment 14 que dans le compartiment 18 ; après la fermeture des ouvertures 16 , au commencement de la course de retour, il se produit alors conformément à la ligne L Q ou L' Q' une compression dans le compartiment 14,tandis que pendant la course effective suivante, il se produit une expansion suivant la même ligne .
Dans l'exemple qui vient d'être exposé, la pression d'aspiration du compresseur p1 constitue donc la pression ter- minale inférieure (point L ou 1 1) de la ligne de compression- expansion pour le compartiment 14 ; au lieu de ceci, l'une des pressions de réglage (soit la pression d'aspiration p1 ou la pression de refoulement p2) peut aussi constituer la pression terminale supérieure d'une ligne de-compression-expansion; il faudrait alors gouverner l'ouverture 16 de manière que le com- partiment 14 ne soit pas en communication par la conduite 17 avec le compartiment 18, comme ci-dessus;
pendant la position
<Desc/Clms Page number 10>
neutre extérieure du piston (fin course effective, commence- ment oourse de rappel), mais pendant la position neutre inté- rieure (fin de la oourse de rappel, commencement de la course effective), mais quand pn choisit la pression de refoulement p2 comme pression terminale, il faut, pendant la position neutre intérieure,mettre le compartiment 14 en communication avec la conduite de refoulement du compresseur 10 .
La quantité de combustible que l'on doit amener par la tiyère 9 dans le cylindre du moteur à chaque temps doit être dosée proportionnellement à la quantité d'air réglable, confor- mément à l'invention. du cylindre du moteur . Le réglage de la quantité de combustible peut se faire de façon quelconque, éga- lement en fonction des pressions de réglage (pression d'aspira- tion p1 ou pression de refoulement p2 ).
EMI10.1
RÊ.Z.Al...l.. #
1,- Procédé de réglage pour générateurs de gaz moteur à pistons flottants dans lesquels l'air sous pression produit dans le compresseur sert d'air de balayage et d'air de chargement pour le moteur, caractérisés par le fait que pour régler la capacité opératoire ou effective du gaz moteur fourni par le moteur, on fait varier la pression d'aspiration et la pression de refoulement dans le compresseur dans un rapport à peu près constant des deux pressions, de manière que le rapport des
EMI10.2
pressions reste également à peu près. G01I8tant dans le moteur.